10kv箱式變電站的設計及應用

國網(wǎng)濱州供電公司 256600

摘要：隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的不斷深入，箱式變電站的運用也越來越廣泛，如何設計箱式變電站成為當前的一個重點研究課題。本文以10kv箱式變電站為基礎，總結出10kv箱式變電站的一些設計思考，以期為相關人員提供參考。

關鍵詞：10kv；箱式變電站；設計；優(yōu)點

箱式變電站又稱預裝式變電站，是一種高壓開關、變壓器、低壓開關組裝在一起的電力設備。隨著當前經(jīng)濟的快速發(fā)展，經(jīng)濟社會對供電的要求更高，箱式變電站的出現(xiàn)符合當前靈活、可靠的供電需求，已成為廣泛運用的新型成套變配電設備。當前箱式變電站在3-35kv配電系統(tǒng)中運用較多，本文主要對10kv箱變進行闡述。

一、箱式變電站的優(yōu)勢

（一）建設快捷靈活

箱式變電站的主要設備及相關配件可在電氣設備廠組裝完成，經(jīng)檢測合格后直接運送到安裝現(xiàn)場，直接安裝在已建好的混凝土基礎上，使得建設過程較為快捷。箱式變電站在進行高低壓線路設計時，其方案較多，可隨意組合，組裝過程較為靈活。基于箱變占地小的特點，安裝位置也非常靈活。

（二）節(jié)省土地資源

箱式變電站的土地成本比常規(guī)變電站明顯減少，其能節(jié)省成片土地、充分利用零星土地資源，減少土地費用，有效節(jié)省土地資源。在4000kVA單主變規(guī)模變電站中，若建設一座常規(guī)35kv變電所，其占地面積需3000㎡，且其土建工程較大，而使用箱式變電站時，其主變箱+開關箱的占地面積約為100㎡，其總體占地面積小于300㎡，大大縮小了占地面積，從而整體減少投資資金，增加經(jīng)濟效益[2]。

（三）外形美觀

箱式變電站框架采用集裝箱材料及制作工藝，具有良好的防腐性，外殼大多采取鍍鋁鋅鋼板。箱變外觀較為美觀，在建設時可根據(jù)周邊環(huán)境狀況，選擇不同的外殼顏色，提高變電站與外界環(huán)境的協(xié)調性，便于城市建設，使人居環(huán)境更和諧。

二、箱式變電站的設計要點

（一）歐變與美變的選用設計

美變主要構成部分包括高、低壓配電間隔、散熱器、注油式箱體等，其繞組、鐵芯、負荷開關和熔斷器均設置在儲油箱中，箱體采用全密封結構，用高強度螺栓和耐油橡膠墊進行密封處理，因此美變的體積較小。避雷器則采用油浸式氧化鋅避雷器，變壓器油枕取消，油箱和散熱器直接暴露于空氣中。歐變則有高低壓配電裝置、變壓器三部分組成，體積較大。在實際應用過程中，若對環(huán)境封閉性要求較高，如居民樓、醫(yī)院等，宜選用歐式箱變，美式箱變的變壓器暴露在空氣中，相對噪音較高，防火性能不足，在防火要求嚴格的高層建筑中嚴格規(guī)定，禁止使用帶油電氣設備，因此可首先考慮歐式箱變。此外，在外力碰撞和污染腐蝕嚴重的場地也不宜選用美式箱變。但美式箱變適用于對供電要求相對較低的多層住宅和環(huán)境要求較為一般的建筑物，且體積小，便于安裝，運行成本要比歐式箱變低。

（二）環(huán)網(wǎng)箱變與終端箱變的選用設計

箱變以高壓側一次接線形式可分為終端型和環(huán)網(wǎng)型，終端型無需考慮另外接線，只有進線沒有出線，變壓器處于線路末端；環(huán)網(wǎng)型既有進線也有出線，若干變壓器組成一個環(huán)，環(huán)上有多個點可與電網(wǎng)相連，若高壓側為多進一出或一進多出均可視為環(huán)網(wǎng)型箱變。兩種方式的接線圖如圖1所示。

圖1 環(huán)網(wǎng)型與終端型接線圖

環(huán)網(wǎng)型的好處在于，當線路中某一設備或線路發(fā)生故障時，可從另一端繞過故障點保證其他設備的供電；而終端型一旦設備前端線路故障，在故障恢復前設備將無法從電網(wǎng)得到電能。考慮到箱變造價，對配變在800KVA以下的箱變，或高壓側保護配置要求不高時多采用換網(wǎng)型。

（三）箱體的結構設計

當前我國箱式變電站的箱殼主要有人造大理石、水泥預制板、鋁合金材料、普通鋼板等種類[3]。箱變分為高壓開關柜、低壓配電開關及變壓器三部分，且三部分各成一室，可根據(jù)實際需求狀況進行有機組合。高壓開關所在的獨立隔離室為高壓室，內(nèi)置10KV真空斷路器柜、10KV SF6斷路器柜、負荷開關柜等；變壓器所在的隔離室稱為變壓器室，可配置各類型的變壓器，頂部通常安裝通風散熱設備，油浸式變壓器底部設有滲油柵，并加裝防護網(wǎng)；低壓配電開關所在的隔離室稱為低壓室，內(nèi)置抽出式或固定式配電柜。箱變主要有兩種箱式結構設計方案：第一種是采取“品”字型排列，正前方設置高低壓室，后方設置變壓器室，其主要特點是接線較為方便，第二種是采用“目”字型進行排布，兩側設置高低壓室，中間設置變壓器室，這種排布方式接線過程較為繁雜，但其布置緊湊，當變壓器室中含有多臺電壓器時，可采取這種排列方式。

（四）箱變的土建基礎設計

箱變土建施工前需對材料設備進行檢驗，達到規(guī)范要求的標準。水泥基座施工時需預留安裝孔洞和預埋件，并對安裝尺寸進行核對，基座需高于地面500mm，槽鋼需保證無裂紋和嚴重銹蝕，調直后可與箱變焊接，精確找平，敷設完畢后刷兩邊防銹漆進行保護。施工時盡量在干燥、晴天進行，嚴禁在下雨或大霧等濕度大的天氣條件下進行施工，以免箱變受潮，電纜接線時，防護層和屏蔽層需分別接地，保證可靠，并進行絕緣處理，高壓側電纜防護層可直接接地，且電纜頭上的接地螺栓需保證緊固。箱變基礎埋設的電纜穿管，兩端打喇叭口形，電纜穿管后用用油棉絲塞緊，保證防火性能。

（五）箱變的監(jiān)控系統(tǒng)設計

變電站的監(jiān)控系統(tǒng)是滿足無人值守的關鍵。變電站的監(jiān)控系統(tǒng)的工作實質是采集變電站的環(huán)境溫濕度、電能運行參數(shù)等各種信息，并對采集的信息進行綜合分析，根據(jù)分析結果做出相應的調節(jié)控制措施，從而促進變電站的安全、穩(wěn)定運行。因此，在進行變電站監(jiān)控系統(tǒng)設計時，需加強對各子系統(tǒng)功能的了解，并根據(jù)系統(tǒng)功能完成設計。第一、監(jiān)控系統(tǒng)首先需保證其監(jiān)測功能，保證系統(tǒng)能定時完成對電氣設備及回路運行狀況各數(shù)據(jù)的實時檢測，并能將數(shù)據(jù)實時分析記錄。第二、監(jiān)控系統(tǒng)需具備事故報警功能，能根據(jù)實際故障狀況實施智能報警，實施分級報警。第三、系統(tǒng)需具備遙控功能，在電網(wǎng)調控中心需具備開關操作功能，以便實現(xiàn)無人值守。第四、系統(tǒng)需具備遙信和遙測功能，因此，在設計時，需在變電站內(nèi)設計通信接口，以便將站內(nèi)的相關遙測量、遙信量、保護信號和故障信息傳送至電網(wǎng)調控中心，便于電網(wǎng)調控運行人員完成信號的處理，實時了解箱變的運行狀況[5]。若出現(xiàn)事故時，可及時進行針對性處理，減少損失和危害。第五、

系統(tǒng)需保證電能的功率因素補償功能，以便系統(tǒng)能通過優(yōu)化無功功率補償，減少電力損耗，保證電壓質量，提高經(jīng)濟效益。第六、系統(tǒng)需保證電能的諧波分析和治理功能，在電網(wǎng)中，非線性負荷將導致線路中電壓電流出現(xiàn)波形畸變，導致高次諧波的出現(xiàn)，而高次諧波將導致電設備中損耗增加，引起設備發(fā)熱損害；影響儀器測量精準度；導致噪聲干擾通信質量；嚴重時甚至引起系統(tǒng)出現(xiàn)誤動作[6-7]。因此，進行監(jiān)控系統(tǒng)設計時，需加強對諧波分析功能的設計，保證電能高質量輸送。

（六）箱變的安裝設計

箱式變電站的安裝位置直接影響電力設備運行工作質量。因此，在進行其位置設計時根據(jù)負荷性質和分布進行設計。如根據(jù)小區(qū)的負荷分布狀況，以200米至500m作為低壓供電半徑，確定負荷中心，并將變電站設計在該負荷中心附近，從而減少供電半徑，減少基建工程量，并能在一定程度上提高電壓，保證供電質量。在進行箱變安裝時，還需保證箱體垂直傾斜角小于5°，且外界空氣相對濕度小于90%，風速小于35m/s；在箱體周邊需設置避雷針，地基下需建設好接地網(wǎng)，保證箱變的安全運行[8]。

三、結語

箱式變電站具有操作靈活、安裝便捷、節(jié)省投資、占地面積小、外觀美觀等諸多優(yōu)點，因而使得其在礦山、工廠企業(yè)、油氣田和城區(qū)等諸多地方均適用，應用范圍更廣。隨著當前農(nóng)網(wǎng)改造及城網(wǎng)改造的深入，箱式變電站的使用也越來越多，成為當前電網(wǎng)建設的一個重點。因此，在實踐中需不斷加大對箱式變電站的設計研究，提高箱變的設計、建設、運行質量，發(fā)揮出更多的應用價值。

參考文獻：

[1] 陸宏濤.預裝式箱式變電站設計技術要點探討[J].科技資訊，2012，（04）：130-130，132.

[2] 沈滸，許越峰.10KV箱式變電站設計[J].城市建設，2010，（04）：368-370.